У10а сталь для ножа

Обновлено: 26.04.2024

Сталь У10 применяют для производства режущего инструмента. Она относится к сплавам с небольшой прокаливаемостью и не отличающимся высокой теплостойкостью. Режущий инструмент из этого сплава отличается небольшими габаритами. Химический состав сталей рассмотрим в таблицах:

Сталь У10

C,%	Si,%	Mn,%	Ni,%	S,%	P,%	Cr,%	Cu,%
0,96 — 1,03	0,17 — 0,33	0,17 — 0,33	до 0,25	до 0,028	до 0,03	до 0,2	до 0,25

Сталь У10А

C,%	Si,%	Mn,%	Ni,%	S,%	P,%	Cr,%	Cu,%
0,96 — 1,03	0,17 — 0,33	0,17 — 0,28	до 0,2	до 0,018	до 0,025	до 0,2	до 0,2

Сталь У10 занимает среднее значение в группе углеродистых сталей. Они имеют ценность, как конструкционный и инструментальный материал. В соответствии с ТУ заказчика, содержание некоторых легирующих элементов может колебаться в сотых долях от общего объёма металла.

Химические элементы и их значение в составе стали для ножей:
Углерод (C)	без достаточного количества углерода очень сложно получить подходящую твердость. Это самый важный элемент в стали, он повышает её прочность.
Хром (Cr)	придаёт сплаву повышенные антикоррозийные свойства, карбиды хрома увеличивают износостойкость и прокаливаемость. Большое содержание хрома в сплаве влияет на его его хрупкость.
Марганец (Mn)	повышает износостойкость и прочность. Его содержание положительно влияет на зерновую структуру сплава, а также способствует отличной прокаливаемости.
Молибден (Mo)	предотвращает возникновение ломкости стали, позволяет сохранять прочность при высоких температурах. Также увеличивает устойчивость к коррозии, прочность, ударную вязкость.
Кремний (Si)	увеличивает прочность и износоустойчивость стали, как и марганец, он делает сталь более стабильной и надежной.
Ванадий (V)	формирует структуру карбидов таким образом, чтобы повысить сопротивление износу, живучесть и прокаливаемость.
Никель (Ni)	повышает устойчивость к коррозии, предотвращает гниение стали. Повышает прочность стали.
Ниобий (Nb)	лучший формирователь карбидов, который обеспечивает коррозионностойкость, пластичность, износостойкость.
Вольфрам (W)	увеличивает износостойкость стали, повышает её стабильность при закалке и стойкость к высоким температурам.
Кобальт (Co)	усиливает эффекты других отдельных элементов в более сложных сплавах. Повышает прочность и твердость.
Сера (S)	является вредной примесью, приводит к образованию трещин и надрывов. Обычно содержание серы в высококачественной стали ограничено. Наличие сульфидов недопустимо для ответственных деталей.
Фосфор (P)	ухудшает пластические свойства сплава, вызывая явление хладноломкости. В сталях допускается содержание фосфора в очень малых количествах.

Плюсы и минусы стали У10А

Для сваривания поверхностей из сплава У10 и У10А, требуется предварительная термообработка металла. Материал относится к трудносвариваемым. Сталь имеет свои положительные и отрицательные стороны, рассмотрим их подробнее:

Плюсы

ножи из сплава получаются очень острые, такой клинок можно заточить до бритвенной остроты;
режущая кромка ножей из сплава остаётся очень длительное время острой, изделия очень долго не тупятся;
изделия из металла устойчивы к выкрашиванию, загиб краёв режущей кромки не страшен, даже при разделке небольшой тушки на охоте;
ножом можно заменить отвёртку, работать им можно в агрессивных средах;
применяется для изготовления частными мастерами эксклюзивных изделий;
благодаря несложной технологии производства, стоимость готовой продукции не сильно высокая;
материал соответствует всем необходимым гигиеническим нормам;
нож из этого сплава может прослужить своему владельцу до 50 лет;
простота ухода за изделиями из сплава, достаточно удалить влагу с поверхности клинка и больше ничего не требуется;
сплав легко поддаётся травлению в растворе персульфата аммония и воды;
коллекционером нравится внешний вид изделий из сплава.

Минусы

изделия из стали боятся ударов;
в полевых условиях заточить нож не получится, слишком высока твёрдость;
сталь плохо противостоит коррозии.

Применение стали У10

Сплавы У10 и У10А используются для изготовления инструментов и приспособлений, которые испытывают нагрузки без перегрева острия. К таким инструментам относятся метчики для нарезки внутренней резьбы, пильное полотно по дереву, рашпили, топоры, матричные штампователи холодного действия.

Стальная лента холодного проката применяется для изготовления различных пружин, щупов, клапанов, раздваивающихся лезвий, ламельных контактов, детали для часовой промышленности. Толщина ленты, колеблется от 20 мкм до 2,5 мм, разница довольно ощутима.

Из стали У10 изготавливают пильные диски для привода, сердечников, поперечных ножовок, игольной проволоки, обычных сверлящих резаков и холодноштамповочных матриц. Также производят из сплава упрощённые калибры, шаберы, накатывающие ролики и напильники.

Сплав У10А применяется для изготовления ножей общехозяйственного и особого назначения. Их применяют в домашнем быту и заведениях общепита. Штамповка стали У10 должна быть не шире 3 см, тогда изделие получится достойного качества.

Примеры ножей из стали У10 и У10А.

Стандарты

Обработка

Маятниковое изменение температурного режима осуществляется исключительно в печах камерного и шахтного видов. Обработка с постоянным теплосъёмом и сфероидизация необходимы стали У10. Температура должна быть при этом в 760 градусов.

Выдержка в таких условиях необходима в течение 2,5 часов. При непрерывном функционировании печи, проводится изотермический отжиг.

Нагрев происходит с учётом накала стали одного миллиметра в минуту. Для правильной обработки используется конвейер.

В процессе отжига сталь приобретает мелкозернистую структуру. Такие показатели лучше чем соответствующая ей крупнозернистая. Сферодизация придаёт сплаву зернистую структуру. При каждом прохождении температурной ступени заготовки выдерживаются 45 минут.

Ковка стали У10 начинается при температуре в 1180 градусов, заканчивается она при 800. Заготовки до 100 мм2 остужают открыто. При больших размерах детали её оставляют в термопечи, и остывание проходит вместе с ней. Закалка производится при 800 градусах.

Технологические свойства

Название	Значение
Свариваемость	не применяется для сварных конструкций. Способ сварки — КТС.
Склонность к отпускной хрупкости	не склонна
Температура ковки	Начала — 1180 °C, конца — 800 °C. Охлаждение заготовок сечением до 100 мм на воздухе, 101-300 мм — в яме.
Флокеночувствительность	не чувствительна
Обрабатываемость резаньем	при НВ 197 Kn тв.спл.=1.1 Kn б.ст.=1.0.
Шлифуемость	хорошая

Термическая обработка метчиков

Нагрев производится в соляных ваннах. Таким образом производится термическая обработка стали, что поверхностностные слои получают дополнительную твёрдость, а сердцевина остаётся вязкой. Это способствует дополнительной стойкости метчика.

В результате срок использования инструмента растёт. Метчики изготовленные из сплава У10А, в диаметре до 8 мм охлаждают в масле. Если заготовка больших размеров её охлаждают в воде. Оба типа заготовок отпускаются в масляной ванне при температуре до 180 градусов.

Твёрдость изделия после отпуска достигает 57-63 HRC. Выбирая режущий инструмент, технолог должен понимать, что сплав У10 и его аналоги теряют свои свойства при 190-200 °C. Любой человек, который занимался слесарными работами, обращал внимание на долгий срок эксплуатации изделий из У10.

Сталь относится к изделиям повышенной твёрдости, из неё получаются отличные напильники и надфили.

Но эти качества не очень хороши для ножей. Да, клинки долго держат заточку, это несомненно плюс. Но материал обладает высокой хрупкостью.

Изделие из чистого сплава У10А может расколоться в любую секунду. Для производства ножей применяют пакет из сплавов У10А и 7ХНМ. Такое сочетание позволяет добиться высококачественных клинков. Их применяют в туризме, охоте, рыбалке и даже экстремалы.

Аналоги

Заменителями сплава можно назвать российские марки стали У11 и У12. В соответствии с маркировкой, становится понятно, что сплавы содержат чуть больше углерода. Как не странно, но аналогов у стали У10А достаточно много. Рассмотрим их подробнее:

венгерский: S-101/102;
итальянский: ABN / C-100-KN;
испанский: C-102;
французский: C-105-E2U;
британский сплав: 1645;
румынский: OSC-10;
шведский: 1880;

чехословацкий: 19191;
общеевропейский: AFNOR-NF;
японский: SK-3;
американский: T-72301;
испанский: F. 515;
польский: N-10 (E);
китайский: T10 (A).

Физические характеристики

Температура	r, кг/м3	l, Вт/(м · °С)	R, НОм · м	a, 10-6 1/°С
0	7810	40	420	—
20	7810	40	420	—
100	—	44	—	115
300	—	41	—	125
600	—	38	—	139
900	—	34	—	154
200	—	—	—	119
400	—	—	—	13
500	—	—	—	134
700	—	—	—	143
800	—	—	—	139
1000	—	—	—	154
1200	—	—	—	133

Ножи из стали У10/У10А

Клинки ножей изготовленных из углеродистой инструментальной стали У10 имеют высокие характеристики. Сплав прекрасно держит заточку и обладает высокой износостойкостью, но плохо сопротивляется коррозии, поэтому ножи следует тщательно протирать после использования. Сталь считается сплавом повышенной твёрдости и она колеблется в районе 60-64HRC.

Кухонный нож – CoolToolme JP Gyuto

CoolToolme – это авторские кухонные ножи премиум сегмента отечественного производства. Изначально ножи CTm Knives ориентировались на профессиональных шеф-поваров, но со временем они заслужили более широкого потребителя. Многие клинки делаются под заказ по личным пожеланиям покупателя. Характеристики ножа:

Общая длина: 346 мм;
Длина клинка: 224 мм;
Толщина обуха: 3.8 мм;
Материал клинка: У10;

Материал рукояти: Дерево;
Производитель: CTM Knives, Россия;
Вес: 224 грамм.

Авторский кухонный нож CoolToolme JP Gyuto.

Нож разделочный – Особист

Нож ручной работы изготовлен из кованой углеродистой стали У10А с воронением клинка. Рукоять из наборной кожи и текстолита. Данный нож идеально подойдет для охоты и туризма. Рукоять из кожи теплая, приятная на ощупь и не скользит в руке. Характеристики изделия:

Производитель: ЗлатПрофит;
Сталь: У10А;
Рукоять: Кожа;
Общая длина: 250 мм;

Длина клинка: 140 мм;
Ширина клинка: 30 мм;
Толщина клинка: 4,0 мм;
Твердость клинка: 60-62 HRC.

Нож для разделки — особист.

Складной нож – Ахиллес

Складной нож Ахиллес – нож ручной работы от мастеров из города Златоуста, клинок ножа изготовлен из углеродистой стали У10А с воронением и украшен гравировкой в стиле Златоустовской гравюры на стали. Надежный механизм ножа складного Ахиллес обеспечит Вам долгое и безопасное использование в любых суровых условиях. Характеристики клинка:

Какая сталь для ножей самая лучшая

От качества термообработки и состава сплава у ножевых лезвий зависит устойчивость к ржавчине, затупливанию, механическим повреждениям. При выборе лучшей стали для ножа учитывается назначение изделия: для использования на кухне или в походных условиях играет роль отличающаяся комбинация характеристик.

Каким критериям должна отвечать сталь

У различных видов стали отличаются технологические и механические свойства, обусловленные присутствием в сплаве легирующих элементов.

Материал для изготовления ножей оценивается по следующим критериям:

Устойчивость к широкому диапазону температур (-30…+100°C).
Чувствительность к коррозии.
Прочность, упругость. При эксплуатации изделия важна минимальная деформация металла, устойчивость от продольного прогиба.
Твердость. Показатель обозначается аббревиатурой HRC (в Европе — RC), оценивается по шкале Роквелла. Для ножей оптимальным считается показатель выше 55 ед. При увеличении твердости уменьшается устойчивость к сколам.
Удержание заточки. Чем тверже материал, тем реже лезвие тупится.

Еще один критерий — легкость заточки лезвия. Чем мягче материал, тем легче его затачивать (при этом сталь быстрее тупится). Поэтому важен баланс между твердостью и прочностью.

Не существует однозначного ответа на вопрос, какая сталь самая лучшая. Приоритетные характеристики должны обеспечивать функциональность ножа для выполнения поставленных задач.

Состав и добавки

Сталь представляет собой сплав железа с углеродом. От последнего элемента зависит жесткость материала.

Различают следующие типы стали:

низкоуглеродистая;
среднеуглеродистая;
высокоуглеродистая.

Ножи из нелегированной стали (без добавок) обладают гибкостью, но подвержены коррозии, неустойчивы к повреждениям. Для усовершенствования характеристик металла в сплав добавляют примеси. В таблице представлен список используемых добавок (кратко приведены разъяснения их функций).

Элемент	Функции
Марганец (Mn)	Обеспечивает прочность, позволяет сделать любую форму лезвия. Присутствует в большинстве стальных сплавов.
Молибден (Mo)	Позволяет закаливать сталь до высокого уровня жесткости, делает клинок теплостойким, снижает ломкость лезвия.
Хром (Cr)	Защищает от воздействия ржавчины.
Ванадий (V)	Отвечает за устойчивость к воздействию химических веществ, повышает упругость. Увеличивает срок эксплуатации изделия.
Кремний (Si)	Снижает восприимчивость материала к механическому воздействию, повышая прочность.
Никель (Ni)	Предотвращает гниение стали, повышает устойчивость к коррозии.
Вольфрам (W)	Повышает прочность, усиливает антикоррозионные свойства.

Сера и фосфор относятся к технологическим примесям. Первый элемент снижает твердость и прочность металла, в качественных сплавах процентное содержание не превышает 0,065. Фосфор повышает хрупкость стали. Данный элемент присутствует во всех сплавах, но максимальный уровень вещества в сплаве составляет 0,045%.

Лучшие зарубежные марки стали

У разных марок стали отличаются рабочие характеристики, все виды имеют плюсы и минусы.

Это немецкая марка инструментальной стали высокого качества, характеризующаяся однородностью структуры после закалки. Одна из самых востребованных в мире.

удержание заточки;
качество реза;
стойкость к коррозии и деформации.

Сталь D2 относится к высокоуглеродистому виду. Разработана для создания режущих зубьев, используется в изготовлении охотничьих ножей.

Содержит большое количество хрома (до 14%). Подвергается закалке (55-69 HRC). При низкой стоимости обладает твердостью, но сложно затачивается.

Для продления срока эксплуатации лезвие рекомендуется протирать после контакта с водой.

CPM S35VN

Марка американской компании относится к классу премиум, характеризуется твердостью, износостойкостью. Расшифровка аббревиатуры CPM — это название технологии Crucible Particle Metallurgy.

Сплав получают порошковым методом, предусматривающим следующие действия:

Жидкий расплав охлаждают азотом, он кристаллизуется, превращается в порошок.
Сухое вещество подвергают высоким температурам и давлению, чтобы порошок спекся.
На сплав воздействуют прессом для получения готового продукта.

Марка S35VN представляет собой улучшенный вариант S30V (в состав сплава внесен ниобий, а в производстве используется порошок мелкой структуры).

Комбинация легированных элементов позволила улучшить характеристики стали без потери прочности, т. е.:

Благодаря мелкозернистой структуре материала изделие долго сохраняет заточку, меньше выкрашивается в сравнении с предшествующей маркой.
Лезвие выдерживает ударную нагрузку.
Сталь менее чувствительна к гниению.
Сплав характеризуется пластичностью.

К недостаткам марки относятся сложность в заточке и высокая себестоимость. Такие лезвия не предназначены для рубки твердых поверхностей, не устойчивы к перегибам (твердость полотна составляет от 58 до 62 ед. по шкале Роквелла).

Считается классикой ножевой стали в Европе и Америке, содержит повышенное количество хрома и углерода.

твердость составляет 59 HRC;
выдерживает сгибы, скручивания (может использоваться при резке твердых плотных продуктов);
относится к нержавеющему типу (подходит для аквалангистов и рыбаков);
удерживает заточку;
легко поддается правке.

Из стали 440C изготавливаются классические и складные модели ножей. Изделия требуют регулярного ухода. Из-за отсутствия в сплаве ванадия лезвия не обладают износоустойчивостью. В сравнении с изделиями премиум-класса чувствительны к воздействию солей и кислот.

Elmax

Сталь шведской марки изготавливается по порошковой технологии. Является высокоуглеродистой, высоколегированной. Используется для изготовления ножей высокой ценовой категории. Отличается хорошей режущей способностью.

К преимуществам относятся:

При высокой твердости сталь хорошо поддается заточке. Для поддержания антикоррозионных свойств необходима регулярная шлифовка и полировка клинка.

Разработанная австрийским металлургическим концерном марка M390 является одной из лучших. Характеризуется устойчивостью к гниению. Задумывалась в качестве материала для медицинских инструментов, поэтому особое внимание при разработке уделялось способности удерживать заточку.

Лезвия сохраняют остроту кромки до 6 месяцев. Сплав обладает низкой разницей между предельной текучестью и прочностью на разрыв. Материал не разрушается при взаимодействии с большинством видов щелочей и кислот.

Главным достоинством является твердость на уровне от 60 до 62 HRC. При таком показателе возможна шлифовка полотна до зеркального блеска. Для заточки требуется наличие настольного станка.

ZDP 189

Марка ZDP 189 принадлежит японской корпорации. Эта сверхвысокоуглеродистая инструментальная сталь, обладающая твердостью до 69 HRC, содержит высокий процент хрома. Разработана на основе порошковых технологий.

Выделяется режущими качествами, используется для изготовления ограниченных серий клинков. Из-за хрупкости подходит не для всех форм лезвий (например, не рекомендуется для вогнутых спусков). Полотно чувствительно к воздействию ударов. Лезвие хорошо поддается полировке.

Легированная кобальтом и молибденом японская марка VG-10 отличается остротой режущей кромки, твердостью, устойчивостью к ударной нагрузке, антикоррозионными свойствами.

Часто используется в качестве центрального слоя полотна, чтобы обеспечить клинку устойчивость к ржавчине, повысить режущие свойства.

Содержание в составе сплава кобальта делает сталь вязкой и твердой. Режущая кромка сохраняется даже при твердости 60-62 HRC. Качество материала поддерживается особым методом термической обработки, который производитель держит в секрете.

CPM S30V

Порошковая американская марка CPM S30V содержит от 13 до 18% хрома, обладает прочностью, устойчивостью к ржавчине. Сплав содержит карбиды ванадия и хрома, на режущей кромке присутствуют участки сверхвысокой твердости.

Сталь AUS-8 японского производства имеет высокие рабочие характеристики. Благодаря наличию в сплаве молибдена и никеля обеспечивается сопротивление к коррозии.

В процессе выплавки и закалки не используются дорогостоящие технологии, поэтому металл имеет низкую себестоимость.

Лезвия из данного материала не требуют специального ухода, сочетают в себе твердость и упругость, легко поддаются заточке.

Лучшие отечественные виды стали

Маркировка из двух цифр и буквы «Х» обозначает процентное содержание (в сотых долях) углерода и хрома (первая цифра — углерод, вторая — хром). Фактические показатели могут незначительно колебаться. Можно выделить топ-5 лучших ножевых сталей отечественных производителей.

50х14МФ

Универсальная сталь 50х14МФ, с которой начиналось оружейное производство. Используется в изготовлении ножей, медицинского инструмента. Сплав устойчив к химической и влажной среде. Твердость может составлять до 57-58 HRC.

Лезвия долго держат заточку, устойчивы к ударным нагрузкам, с легкостью правятся в домашних условиях.

40Х12

Это мягкая высоколегированная сталь, использующаяся в производстве недорогих ножей, сувенирных клинков. Плохо поддается закалке, поэтому полотна легко гнутся, а режущая кромка почти не удерживает заточку.

Преимуществом является устойчивость к коррозии. Твердость материала составляет 51 или 52 HRC.

Х12МФ

Изначально разрабатывалась для использования в машиностроительной отрасли. Марка широко применяется в изготовлении ножей. В сплав входит вторичное сырье, что снижает стоимость производства.

Сталь Х12МФ не требует сложного ухода, относится к группе коррозионно-стойких материалов, отличается податливостью при обработке. Режущая кромка обладает устойчивостью к износу. Острота лезвия сохраняется долгое время. Твердость может достигать 64 HRC.

К недостаткам относятся: чувствительность к изгибам и кислотной среде, необходимость специального оборудования для заточки, тусклый вид полотна.

95Х18

Часто используется для изготовления клинков. Материал отличается устойчивостью к коррозии, прочностью, не изнашивается долгое время. Преимуществом является простота заточки лезвия, недостатком — средняя агрессивность реза. Закаливается до 58 HRC.

65Х13

Относится к недорогим маркам. Имеет устойчивость к ржавчине благодаря содержанию хрома. Твердость составляет от 56 до 59 ед. по шкале Роквелла. Полотно устойчиво к ударам, деформации. Достоинством также является легкость в эксплуатации и заточке.

К недостаткам относится высокая скорость истирания.

Какую сталь лучше выбрать

При выборе кухонного ножа или охотничьего клинка принимается во внимание качество материала, репутация производителя.

Для кухонных ножей

Для использования на кухне нож должен обладать прочностью. Важный параметр — качество реза. Лезвия должны легко затачиваться, но не требовать частой правки.

Лучшие кухонные ножи соответствуют следующим параметрам:

устойчивы к ржавчине;
не крошатся;
имеют однородное полотно без разводов, пузырей.

Еще одним параметром является отсутствие на режущей кромке неровностей.

В России наиболее часто для кухонных ножей используются упомянутые марки:

Из иностранных марок имеет высокий рейтинг сталь 440C. Для кухонных ножей рекомендуются японские стали AUS10 и ATS34, а также американская марка 154 CM (США). Сталь 420 часто используется зарубежными производителями, но отдавать предпочтение следует изготовителям из США, Швейцарии, Австрии, Германии.

Испанские ножи из 420 стали отличаются мягкостью. В европейских вариантах часто встречается массивное лезвие, что затрудняет аккуратную нарезку продуктов.

Для охотничьих ножей

Туристические и охотничьи клинки должны быть изготовлены из долговечного материала.

Часто используются марки:

420 (недорогие модели);
440A, B, C;
AUS 4-10;
Elmax;
95Х18;
H1 (американская хромоникелевая сталь).

Свойства порошковой стали

Процесс изготовления порошковой стали сводится к основным этапам: производство и смешивание порошков, уплотнение и спекание. У производителей могут отличаться особенности технологического процесса.

Ножи из такой стали стоят дороже. Качество готового изделия зависит от размера и распределения образующихся карбидов. Использование методики позволяет производителям получать высокотехнологичный сплав, увеличивать количество легированных элементов, повышать характеристики материала.

По порошковой технологии изготавливается большинство армейских и охотничьих ножей, т.к. в данных случаях необходима повышенная прочность в сочетании с антикоррозионными свойствами.

Лезвия из порошковой стали острее в сравнении с прототипами из цельного металла. Выдерживают перепады температур, устойчивы к деформации, поддаются шлифовке. Режущая кромка долго сохраняет остроту.

В домашних условиях порошковая сталь требует аккуратной заточки.

Так ли хороша дамасская сталь

Качественная дамасская сталь по режущим характеристикам превосходит многие марки.

В производстве используется особая технология:

Собираются мягкие и твердые виды стали.
Стальной пакет прогревается до температуры ковки.
Наносятся специальные добавки (для улучшения сварки между пластинами).
Пакет многократно пробивают молотом, отправляют в горн.
Когда пластина сформирована, она прогревается. Рубится на несколько частей, которые снова собираются в пакет.
Цикл повторяется.

Количество повторений может составлять от 3 до 10. Чем их больше, тем качественнее сталь. На свойства клинка влияет соотношение мягких и твердых сталей. Последних должно быть больше.

Дамасский сплав имеет жесткость 60 HRC, отличается прочностью и остротой кромки. Еще одним преимуществом является удержание режущих качеств. Изделия часто украшены узорами, образующимися из-за неоднородной структуры.

Материал обладает большим недостатком: неустойчив к ржавчине и требует тщательного ухода.

Для поддержания рабочих характеристик и внешнего вида необходима защита от влаги, нужно протирать лезвие после использования, обрабатывать специальным маслом.

Поэтому на сегодняшний день дамасская сталь уступает большинству современных сплавов.

Cталь У10 для ножей — плюсы и минусы выбора

Сталь У10 относится к серии углеродистых инструментальных сплавов высокой твердости. Служит основой ручных инструментов, штампов, измерительных приспособлений и напильников, пригодных для перековки в клинки. Марка идеальна для создания острой режущей кромки, не подвергающейся термообработке. Высокая твердость (56-58 HRC) поддерживает заточку на протяжении длительного периода при активной рубке или резке. Однако, в силу низкой коррозийной стойкости, клинок из стали У10 нуждается в тщательном уходе (достаточно протравить лимонным соком, промывать с содой или горчицей, вытирать насухо).

Производство стали У10 по ГОСТ 1435–90

Согласно ГОСТ 1435–90 инструментальную сталь маркируют буквой «У», цифра 10 указывает на содержание углерода в десятых долях процента (1%). Инструмент, поставляемый на рынок РФ, зарубежья, производится из высококачественного легированного сплава, содержащего небольшую долю добавок:

Кремний дегазирует металл, повышая плотность слитка. Марганец улучшает прочностные характеристики стали, не снижая пластичности, и резко повышает устойчивость металла к образованию трещин, возникающим под влиянием серы. Сера — вредная примесь, попадающая в состав металлических сплавов из чугуна. Фосфор обеспечивает удобство заточки и способствует резательным свойствам готовой продукции.

Для создания инструмента из металла марки У10 (отрезовок, гладилок, кельм) используются сварные методы. Полотна подвергают термообработке до присоединения рукоятки. Учитывая объемную площадь и небольшую толщину полотен, заготовки закаляют между полыми охлажденными панелями или сплошными плитами, обработанными маслом. Отпуск выполняют при температурном режиме 300- 400° на протяжении 15-20 минут. Строгое соблюдение технологии изготовления стали У10 позволяет достигнуть твердости Rc = 42-52.

Совет: для увеличения периода эксплуатации не стоит пользоваться ножом как метательным средством.

Плюсы стали У10

Положительные свойства ножей серии У10 составляют обширный перечень.

Острый. Отличные режущие качества. Твердость ножей из инструментальной легированной стали проверяют по ГОСТ 9012 при снятом обезуглероженном слое на расстоянии 10 см от полосы. Количество отпечатков не должно превышать трех.
Долго сохраняет заточку. Режущая кромка изделия длительное время остается острой. Ножи из стали У10 с легкостью проходят тесты жесткими, мягкими и абразивными материалами, показывая конкурентные преимущества при нарезании материала под различными углами.

Стойкость к истиранию. Ножи серии У10 устойчивы к выкрашиванию (загибу краев) при разделке небольших охотничьих трофеев, использовании в быту и на рыбалке. Однако, производители изделий из твердых стальных сплавов предупреждают о возможном нарушении структуры металла при реализации сложных задач:

Рубки твердых заготовок — дерева, гвоздей, металлоконструкций, костей крупного скота.
Открывания консервных банок.
Замены молотков, отверток, подобного инструмента.
Работы с агрессивными средами.
Перегиба под большим углом.

Минусы сплава У10А

Нож, вылитый из стали У10А и закаленный до 52 hrc снискал славу самого острого, клинок долго сохраняет остроту, но боится ударов. Высокая твердость материала усложняет заточку клинкам в полевых условиях. Отличным решением проблемы станет сочетание сплава марки У10А в пакете с инструментальной сталью 7ХНМ. Данная технология изготовления композита освоена «ЗЗОСС». Конечный продукт обладает качествами, свойственными дамасским ножам. Единственным недостатком сплава У10А-7ХНМ выступает подверженность коррозии. Своевременный уход позволит продлить полезные свойства ножа.

Резюме

Ножи из стали У10А — недорогие, стойкие к повышенным рабочим нагрузкам изделия, рекомендованные охотникам, рыболовам, любителям загородного отдыха. Избегая в ходе эксплуатации грубого механического действия и обеспечив должный уход, клинки сохранят исходные свойства на долгие годы.

Сталь У10, У10А инструментальная углеродистая

Инструментальная сталь У10 (У10А) относится к группе сталей пониженной прокаливаемостии. Стали данной группы должны закаливаться в воде, а инструмент из этой стали имеет, как правило, незакаленную сердцевину. Закалка в воде требует принятия мер против сильного коробления, т.е. при конструировании инструмента следует избегать острых углов и резких переходов сечений [2].

Сталь У10, У10А применяется при изготовлении инструмента, работающего в условиях, не вызывающих разогрева режущей кромки:

метчики ручные,
рашпили,
надфили,
пилы для обработки древесины,
матрицы для холодной штамповки,
гладкие калибры,
топоры,
для холоднокатаной термообработанной ленты толщиной от 2,5 до 0,02 мм, предназначенной для изготовления плоских и витых пружин и пружинящих деталей сложной конфигурации, клапанов, щупов, берд, ламелей, двоильных ножей, конструкционных мелких деталей, в т.ч. для часов и т.д.

Сталь У10 не применяется для изготовления инструмента подвергающихся сильным ударам.

Примерное назначение инструментальной нелегированной стали У10, У10А (ГОСТ 1435-99)

Для игольной проволоки.
Для изготовления инструментов, работающих в условиях, не вызывающих
разогрева режущей кромки.
Для обработки дерева: ручных поперечных и столярных пил, машинных
столярных пил, спиральных сверл.
Для штампов холодной штамповки (вытяжных, высадочных, обрезных и
вырубных) небольших размеров и без резких переходов по сечению.
Для калибров простой формы и пониженных классов точности.
Для накатных роликов, напильников, слесарных шаберов и др.
Для напильников, шаберов.
Для холоднокатаной термообработанной ленты толщиной от 2,5 до 0,02 мм, предназначенной для изготовления плоских и витых пружин и пружинящих деталей сложной конфигурации, клапанов, щупов, берд, ламелей двоильных ножей, конструкционных мелких деталей, в том числе для часов, и т. д. (лента выпускается по ГОСТ 2283, ГОСТ 21996 и ряду специальных технических условий)

Согласно ГОСТ Р 51015-79 сталь У10А применяется для изготовления клинков ножей хозяйственного и специального назначения используемых в быту, промышленности и на предприятиях общественного питания. Однако следует учитывать, что для ножей используемых в пищевой промышлености предпочтительно использовать коррозионноустойчивые стали.

Для высадки мягких металлов, выполняемых с небольшими давлениями, применяют сталь У10 для штампов диаметром до 30 мм сохраняющих при закалке мягкую сердцевину.

Химический состав, % (ГОСТ 1435-99)

Марка стали	C	Si	Mn	S	P
Марка стали	C	Si	Mn	не более
У10	0,95-1,09	0,17-0,33	0,17-0,33	0,028	0,030
У10А	0,95-1,09	0,17-0,33	0,17-0,28	0,018	0,025

Фазовый состав

Температура критических точек, °С [3]

Ac₁	Ac_m	Ar₁	M_н
730	800	700	210

Условия проведения предварительной термической обработки сталей У10А, У10 [4]

Отжиг с непрерывным охлаждением и сфероидизацию рекомендуется производить в шахтных и камерных печах. Продолжительность выдержки после прогрева всей садки до температуры отжига 2-3 ч.
Изотермический отжиг целесообразен для печей непрерывного действия (конвейерных и толкательных). В этом случае время нагрева до заданной температуры рассчитывают в зависимости от толщины нагреваемого слоя заготовок по допустимому удельному времени нагрева 1,0 мин/мм. Продолжительность выдержки после прогрева всей садки до температуры отжига 1-2 ч. Изотермическая выдержка при охлаждении 1-2 ч.
Сфероидизация (маятниковый отжиг) применяют для получения структуры зернистого перлита. Продолжительность выдержки на каждой ступени 0,5-1,0 ч.
Высокий отпуск следует применять: для снятия наклепа после холодной пластической деформации (так называемый рекристаллизационный отжиг); для снятия внутренних напряжений от обработки резанием, предшествующей закалке; перед повторной закалкой изделий, имеющих пониженную твердость после термообработки. Продолжительность выдержки при высоком отпуске 2-3 ч * .
Нормализацию применяют для измельчения зерна перегретой стали и для устранения цементитной сетки. Нагрев при нормализации можно производить в печах и соляных ваннах. Продолжительность выдержки при нагреве в печах 20-30 мин * , при нагреве в соляных ваннах — равняется расчетной выдержке для нагрева под закалку [5].
Улучшение применяют для получения повышенной чистоты поверхности при обработке резанием в тех случаях, когда сталь в отожженном состоянии имеет твердость ˂ НВ 183. Закалку и высокий отпуск при улучшении рекомендуется производить с нагревом в печах. Продолжительность выдержки при нагреве под закалку 20-30 мин * , при высоком отпуске 2-4 ч * .

* После прогрева всей садки до заданной температуры.

a) Отжиг с непрерывным охлаждением
б) Изотермический отжиг
в) Сфероидизация (маятниковый отжиг)
г) Высокий отпуск
д) Нормализация
е) Улучшение

Ориентировочная температура термической обработки и твердость стали У10 в отожженном состоянии [6]

Температура отжига °C	Тведость после отжига HB (не более)	Температура закалки °C
760-780 °C	197	770-800 °C

Закалка [2]

Температура закалки заэвтектойдной стали У10А лежит в интервале между Ac₃ и Ac₁. Структура стали в закаленном состоянии состоит из мартенсита и избыточных (вторичных) карбидов. Оптимальная температура закалки около 800 °C.

В закаленной стали тетрагональность мартенсита и внутренние напряжения создают значительную хрупкость, поэтому после закалки отпуск является обязательной операцией

Температура рекристаллизационного отжига стали [7]

Обработка давлением, после которой выполняется отжиг	Марка стали	Температура отжига в °С
Холодная протяжка (калибровка) прутков	У10	700

Ориентировочные режимы отжига инструментальных сталей У10, У10А для улучшения обрабатываемости при резании [7]

Температура нагрева в °С	Охлаждение	Диаметр отпечатка по Бринелю в мм
760-780	С печью по 50° в час до температуры 500 °С, а затем на воздухе	≥4,3

ПРИМЕЧАНИЕ. Для улучшения обрабатываемости инструментальных сталей применяется также высокий отпуск при температуре 650-680 °С.

Твердость углеродистых марок стали после отпуска [7]

Влияние обработки холодом на свойства стали У10 [7]

Температура закалки в °С	Температура обработки холодом в °С	Приращение твердости HRC	Изменение длины в %
780	0	1,5	—

Механические свойства проката сечением 0,1-4,0 мм (ГОСТ 2283-79)

Состояние поставки	σ_0,2, МПа, не более	δ₅, %, не менее
Лента холоднокатаная:
отожженная	750	10
нагартованная	750-1200	—
нагартованная, класс прочности Н1	750-900	—
нагартованная, класс прочности НЗ	1050-1200	—
Лента отожженная высшей категории качества	700	13

Истинные обобщеные механические характеристики отожженной стали при 20 °C [8]

ПРИМЕЧАНИЕ. При всех видах деформации разрушение вязкое.

Твердость термически обработанной (после отжига или высокого отпуска)
металлопродукции из стали У10, У10А, кроме проката для сердечников, и твердость образцов после закалки (ГОСТ 1435-99)

Марка стали	Твердость термически обработанной металлопродукции		Твердость образцов после закалки в воде
Марка стали	НВ, не более	Диаметр отпечатка, мм, не менее	Температура закалки, °С	HRC, (HRC), не менее
У10, У10А	212	4,15	770-800	63 (62)

Твердость стали в зависимости от температуры отпуска [9]

t_отп, °С	Твердость HRC_э
160-200	63-65
200-300	57-63
300-400	49-57
400-500	40-49

ПРИМЕЧАНИЕ. Закалка с 760-780 °С в воде.

Механические свойства в зависимости от температуры испытания [9]

t_исп, °C	σ_в, МПа	δ₅, %	ψ %
700	105	50	87
800	90	52	100
900	55	59	100
1000	29	70	100
1100	18	78	100
1200	16	86	100

ПРИМЕЧАНИЕ. Образец диаметром 5 мм и длиной 25 мм деформированный и отожженный; скорость деформирования 10 мм/мин; скорость деформации 0,007 1/с

Читайте также:

Марка стали	Исходная структура	Предварительная термическая обработка	Температура нагрева в печи в °С	Скорость нагрева в град/сек
				30 — 60	100 — 200	400 — 500
				Продолжительность нагрева в сек
				2 — 4	1,0 — 1,5	0,5 — 0,8
				Температура нагрева т.в.ч. выше Ac₁
У10А	Пластинчатый перлит или сорбит (+ цементит)	Нормализация или улучшение	760-780	780-820	800-860	820-900